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聚氨酯涂料的發展趨勢及其應用前景分析(1)

來源:山東犀牛高分子材料有限公司    點擊: 4 次




聚氨酯涂料(PU)以其優異的粘結性,耐摩擦性、高光澤度等優良性能在涂料行業中占有非常重要的位置,深受市場和廣大消費者親睞。簡要介紹了聚氨酯涂料的應用和發展現狀,分別闡述了聚氨酯汽車涂料、聚氨酯木器涂料、聚氨酯防腐涂料及聚氨酯塑料涂料的應用及發展趨勢。

1、聚氨酯涂料的應用和發展

聚氨酯技術早在德國興起,1937年,奧托拜耳先生發明聚氨酯,奠定了聚氨酯化學的基礎,開發出適合不同用途需要的聚氨酯技術。自1955年以來,拜耳公司已把各種單體和聚合的異氰酸酯、聚酯、聚醚及丙烯酸酯應用于聚氨酯涂料的生產中。1965年抗褪色雙組分聚氨酯涂料應用于飛機和火車機身;1987年Bayhydrolò作為水性成膜物使用;1994年Bayhydurò和Bayhydrolò作為水性雙組分聚氨酯體系投入使用。

聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜強韌,光澤豐滿,附著力強,耐水耐磨、耐腐蝕性優良。被廣泛用于高級木器家具,也可用于金屬表面。

由于聚氨酯多方面的優異性能。在中國用于涂料工業的聚氨酯(不包括建筑涂料)所占的比例已經超過25%。

聚氨酯涂料在木器涂料工業中占主導地位,占到75%的市場份額,緊接著是汽車修補漆,占40%多。聚氨酯技術在防腐涂料、塑料涂料和汽車原廠漆方面的應用也越來越廣,占10%的市場份額。近年來,聚氨酯涂料正以15%的增長率在增長。

聚氨酯漆是以多異氰酸與多羥基化合物反應而制得,它不烘烤也能達到烘烤漆的性能。涂膜堅硬耐磨,耐化學腐蝕,耐油、耐溶劑、穩定性突出,漆膜光亮豐滿,可用于高級轎車作表面涂層。

聚氨酯雙組份樹脂合成涂料的成膜過程是:主劑(-OH)固化劑(-NCO)兩組份中的高分子化學成分產生化學反應而成膜。因此在實際施工中不得隨意增減固化劑的份量,增多會使涂膜發脆、易起泡等;減少會使涂膜發軟、不干、硬度不夠、耐劃傷性不好。在市場銷售的產品中也有單組份的PU漆,它是用含-NCO基團的樹脂吸收空氣中的水汽(-OH)來進行反應,其固化機理是一樣的。其優點是:硬度高,耐磨、耐熱、耐水性好,固含量50%-70%,豐滿度好,施工效率高,涂裝成本低,應用范圍廣。在全國家具界使用此類涂料約占60%左右。缺點是:施工環境要求高,漆膜損壞不易修復,配漆后使用時間受到限制,層間必須打磨,配比要求嚴格。

選擇稀釋劑,很多人憑借經驗,事實上,稀釋劑的選用是很有竅門的,一種好的稀釋劑基本條件有二個:一是針對不同施工要求,其揮發速率、溶解能力要合適。二是稀釋劑中不能含有與-NCO基反應的物質。譬如酸、醇類及水分。

水分的存在是產生氣泡的原因之一,其危害還存在于工藝上,以水與TDI為例,它們之間能反應生成胺類物質并引發連鎖反應。

水分的存在嚴重影響產品質量和生產成本。

汽車修補漆用的水性雙組分聚氨酯涂料的含羥基組分中通常要加入流平劑、消泡劑、催化劑、光穩定劑、增稠劑和有機共溶劑等助劑,再與多異氰酸酯組分混合后加水調整黏度,用噴涂法施工。水乳化型聚氨酯雙組分涂料的性能,如干燥時間、光澤、硬度和耐溶劑性基本上達到了溶劑型涂料的要求。文獻報道,催化劑的量增加,不粘時間和全干時間減少,而涂料的物理性能(柔韌性和硬度)不變;7d后,漆膜已經得到高度交聯,有非常好的耐溶劑性,能超過200次甲乙酮雙面擦拭;涂料的不粘時間和全干時間與-NCO/-OH的比例無關;隨著異氰酸酯交聯劑黏度的增加,漆膜的擺桿硬度增加,耐溶劑性相應增加。

無溶劑環氧聚氨酯涂料主要以改性聚氨酯樹脂作為主要成膜物,利用活性稀釋增韌劑實現無溶劑化,賦予涂層良好的粘接力,優異的化學穩定性和機械性能。鱗片狀填料的加入不但能提高涂層的機械性能,還能夠起到良好的涂層屏蔽作用,具有良好的防腐作用。

無溶劑環氧聚氨酯涂料具有強度大,固體含量高、防蝕性能好、耐老化性能優良、施工工序簡單、能抵抗水及各種酸、堿、鹽等強腐蝕性介質的侵蝕、無環境污染等優點。適用于各種大氣環境下鋼鐵及其他金屬或非金屬設備的腐蝕防護與裝飾。

2、聚氨酯汽車涂料

汽車涂料要求漆膜有較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。汽車修補漆還必須能夠低溫固化,而雙組分聚氨酯涂料正好能滿足這些要求。由丙烯酸酯多元醇和多異氰酸酯組成的雙組分聚氨酯涂料,能室溫或低溫烘烤固化,可用在汽車的金屬、塑料、木材以及其它底材上。這類涂料使用了較多的揮發性有機溶劑,因此對環境造成了嚴重危害。

最近幾年來,又開發了水性雙組分聚氨酯涂料并獲得成功應用,其主要是采用了水分散的多元醇組分,通過在該多元醇組分中引入羧酸基團,將其用胺中和后分散在水中;而作為固化劑的多異氰酸酯組分可采用低、中黏度的傳統固化劑或使用親水改性的多異氰酸酯。

聚氨酯清漆是指雙組分聚氨酯清漆和單組分聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。聚氨酯清漆市場份額超過30%。目前,聚氨酯清漆在中國年增長率約15%。大眾汽車、通用汽車和現代汽車都在使用聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。相對于傳統的氨基丙烯酸清漆,聚氨酯清漆外觀更加清澈透亮,耐候性更加出色。同時對于現在市場上很關心的耐洗車性能和耐酸雨性能,聚氨酯清漆都有很明顯的優勢,目前,為了減少有機揮發物的排放,一些汽車廠商已經開始使用水性汽車原廠漆。

聚氨酯涂料在顏色和保光性方面的性能尤為突出,具有優異的耐化學品性、出色的耐候性以及物理機械性能,漆膜顏色豐滿,流平性和鮮映性好;柔韌性和硬度適中。正是由于聚氨酯涂料的這種耐久性,使其成為要求極高的終端市場的理想選擇。雙組分聚氨酯涂料不僅用于客車,也廣泛用于豪華轎車。聚氨酯防擦傷抗石擊涂料已用于汽車車體的防護。

用于汽車修補的水性雙組分聚氨酯涂料已經商品化,可滿足任何嚴格的溶劑排放法規。

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